WO2019124002A1 - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

手動運転時にドライバが運転困難な状態に陥った場合に、車両走行の安全性が十分に確保されない。 ステップＳ３０１で、ドライバは車両を手動運転している。ステップＳ３０２で、ドライバの状態が正常ではなく、車両が停車していれば、ステップＳ３０４の停車中運転切替処理へ進む。ステップＳ３０２で、ドライバの状態が正常ではなく、車両が停車していなければ、ステップＳ３０５の緊急自動運転処理へ進む。ステップＳ３０４の停車中運転切替処理は、車両が停車状態でドライバの状態が正常ではなくなった場合に、緊急自動運転へ移行するか、通常の自動運転や通常の手動運転へ復帰するか処理を行う。ステップＳ３０５の緊急自動運転処理は、ドライバの状態に応じて、特定の目的地への自動運転、通常の自動運転、通常の手動運転を行うように制御する。

Description

車両制御装置

　本発明は、車両制御装置に関する。

　近年、高齢者ドライバの増加等により車両の安全運転の重要性が高まっており、緊急自動ブレーキなどの運転支援システムを有する車両が急速に普及している。そして、運転支援システムを発展させて、車両の自動運転システムの実現に向けた動きが活発になっている。

　特許文献１には、手動走行制御状態の時に、ドライバの運転操作に対する集中を阻害する集中阻害事項が発生したことを検知すると、車両の制御状態を手動走行制御状態から自動走行制御状態に所定時間一時的に切り換えることが記載されている。

特開２０１６－２２２１２９号公報

　上述した、特許文献１に記載の装置では、手動運転時にドライバが運転困難な状態に陥った場合についてさらなる検討が必要である。

　本発明は、自動運転と手動運転を切り替える車両制御装置であって、運転者の状態を検知する検知部と、前記検知部の検知結果に基づいて前記運転者の状態が正常であるかを判定する判定部と、前記判定部で前記運転者の状態が正常ではないと判定された場合に自動運転に切り替える制御部と、を備える。

　本発明によれば、手動運転時にドライバが運転困難な状態に陥った場合でも車両走行の安全性を確保できる。

車両制御装置のシステム構成図である。 運転制御部のブロック構成図である。 運転制御部のフローチャートである。 ドライバ状態判定処理を示すフローチャートである。 停車中運転切替処理を示すフローチャートである。 緊急自動運転処理を示すフローチャートである。

　本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
　図１は車両制御装置１０のシステム構成図である。車両に搭載される車両制御装置１０は、ドライバ状態検知装置１１、運転制御部１２、ステアリングセンサ１３、ブレーキセンサ１４、アクセルセンサ１５、車両制御部１６、ナビゲーションシステム１７、外界認識センサ１８を備える。

　ドライバ状態検知装置１１は、車内カメラによりドライバの顔、目の認識を行う。更に、脳波計によりドライバの脳波を測定してもよい。また、体温計によりドライバの体温を測定してもよい。また、血圧計によりドライバの血圧を測定してもよい。これらの、車内カメラ、脳波計、体温計、血圧計、その他の計測器を組み合わせることにより、ドライバの状態をより的確に検知することが出来る。

　運転制御部１２は、ドライバ状態検知装置１１により検知されたドライバの状態に基づいて、自動運転もしくは手動運転を適宜切り替える。運転制御部１２には、ステアリング操作を検出するステアリングセンサ１３、ブレーキ操作を検出するブレーキセンサ１４、アクセル操作を検出するアクセルセンサ１５などのから操作信号が入力される。手動運転の場合には、これらの操作信号に基づいて車両制御部１６へ舵角、制動、駆動などの命令を出力する。

　更に、運転制御部１２には、ナビゲーションシステム１７、外界認識センサ１８が接続される。ナビゲーションシステム１７は、目的地までの走行経路を運転制御部１２へ出力すると共に、ヒューマンマシンインターフェイスとしてドライバとの間で情報の授受を行う。外界認識センサ１８は、車両の周囲に配置されたカメラ、ソナー等で構成され、認識した走行経路を運転制御部１２へ出力する。運転制御部１２は、自動運転の場合には、ナビゲーションシステム１７、外界認識センサ１８からの情報に基づいて車両を自動運転制御する。すなわち、車両制御部１６へ舵角、制動、駆動などの命令を出力して、目的地まで走行経路を自動運転する。

　車両制御部１６は、舵角、制動、駆動などの命令に基づいてエンジンやモータを駆動し、車輪へ駆動力を伝達して車両の進行や停止を行う。また、車両の進行や停止に伴う車両の動きを運転制御部１２へフィードバックする。

　図２は、運転制御部１２のブロック構成図である。運転制御部１２は、ドライバ状態判定部１２０を備え、ドライバ状態判定部１２０の判定結果に応じて、自動運転１２１もしくは手動運転１２２を適宜切り替える。なお、本実施形態における自動運転１２１は、車線逸脱防止制御のみならず、ドライバの運転操作を必要としない完全な自動運転である。

　ドライバ状態判定部１２０は、ドライバ状態検知装置１１で検知されたドライバの状態が正常か否かを判定する。例えば、ドライバ状態判定部１２０は、手動運転中にドライバの状態が正常ではないと判定した場合に、車両が停車中であれば、停車中運転切替処理を行い、場合によっては緊急自動運転処理を行う。停車中運転切替処理、緊急自動運転処理については後述する。また、ドライバ状態判定部１２０において、ドライバの状態が一定期間にわたって判定不能であれば、ドライバ状態検知装置１１等の故障と見做して、フェールセーフとして、停車中運転切替処理、緊急自動運転処理を行わない。

　運転制御部１２は、図示省略したメモリおよびＣＰＵを備え、後述する図３～図６のフローチャートで示すプログラムをメモリに記憶し、ＣＰＵは、このプログラムを読み出して処理を実行する。更に、このプログラムは、記録媒体やデータ信号（搬送波）などの種々の形態のコンピュータ読み込み可能なコンピュータプログラム製品として供給してもよい。

　図３は、運転制御部１２における自動運転と手動運転との切り替えを示すフローチャートである。
　ステップＳ３０１で、ドライバは車両を手動運転している。次のステップＳ３０２では、ドライバ状態判定部１２０によりドライバ状態判定処理を行う。ステップＳ３０２で、ドライバの状態が正常であると判定されると、ステップＳ３０３へ進み、手動運転を継続する。ステップＳ３０２で、ドライバの状態が正常ではなく、車両が停車していれば、ステップＳ３０４の停車中運転切替処理へ進む。ステップＳ３０２でドライバの状態が正常ではなく、車両が停車していなければ、ステップＳ３０５の緊急自動運転処理へ進む。ステップＳ３０２のドライバ状態判定処理の詳細については、図４を参照して後述する。

　ステップＳ３０４の停車中運転切替処理は、車両が停車状態でドライバの状態が正常ではない状態が継続している場合は、ステップＳ３０５に示す緊急自動運転へ移行する。また、ドライバの状態が正常に戻った場合は、ステップＳ３０３に示す通常の手動運転やステップＳ３０６に示す通常の自動運転へ復帰する。ステップＳ３０４の停車中運転切替処理の詳細については、図５を参照して後述する。

　ステップＳ３０５の緊急自動運転処理は、ドライバの状態に応じて、特定の目的地への自動運転、ステップＳ３０６に示す通常の自動運転、ステップＳ３０３に示す通常の手動運転を行うように制御する。ステップＳ３０５の停車中運転切替処理の詳細については、図６を参照して後述する。

（ドライバ状態判定処理）
　図４は、ステップＳ３０２の詳細を示すドライバ状態判定処理のフローチャートである。
　ステップＳ４０１で、ドライバ状態検知装置１１により手動運転中のドライバの状態を確認する。具体的には、車内カメラでドライバの顔、目の認識を行う。また、脳波計、体温計、血圧計などを用いてドライバの体調を検出する。ステップＳ４０２で、ドライバ状態判定部１２０によりドライバの状態が正常であるか否かを判定する。具体的には、顔、目の認識から、顔を認識できない時間が所定秒継続している場合、あるいは目を閉じている時間が所定秒継続している場合は正常でないと判定する。また当該ドライバに固有の正常値と比較して、脳波、体温、血圧などが閾値を超えている場合は正常でないと判定する。ドライバの状態が正常であればステップＳ４０１へ戻り、ドライバの状態を確認すると共に、手動運転を継続する。また、ステップＳ４０２で、ドライバ状態判定部１２０において、ドライバの状態が正常か否か一定期間にわたって判定不能であれば、ドライバ状態検知装置１１等の故障と見做して、フェールセーフとして、処理を終了する。

　ステップＳ４０２で、ドライバの状態が正常ではないと判定された場合は、ステップＳ４０３へ進む。ステップＳ４０３では、車両が停車中か否かを判定する。具体的には、車両制御部１６からのフィードバック信号で車両が停止しているか否かを判定する。また、車両の停止状態は車両の推定車速度、実車速度から判断してもよい。推定車速度は車輪回転数、エンジン回転数、車載カメラ情報の景色変化を単独もしくは組み合わせることで取得する。車両が停止していると判定された場合は、ステップＳ４０４へ進み、車両が停止していないと判定された場合は、ステップＳ４０５へ進む。

　ステップＳ４０４では、後述の図５に示す停車中運転切替処理を行う。ステップＳ４０５では、後述の図６に示す緊急自動運転処理を行う。

（停車中運転切替処理）
　図５は、停車中運転切替処理を示すフローチャートである。
　ステップＳ５０１では、車両の手動による操作をロックし、停車状態をキープする。すなわち、ドライバの状態が正常ではなくなった場合で車両が停車状態でこのステップＳ５０１へ進むので、車両の誤操作を防止するため車両の手動による操作をロック状態にし、停車状態継続する。

　次に、ステップＳ５０２で、ドライバに対して異常状態からの復帰を促すための警告を行う。ドライバへの警告はナビゲーションシステム１７への報知、座席の振動を単独もしくは組み合わせて行う。警告は前方に車両が有ればその車両が移動するまで、もしくは前方に信号が有ればその信号が青になるまで一定間隔で行う。

　次のステップＳ５０３では、ドライバ状態判定部１２０によりドライバの状態が正常であるか否かの判定を行う。これは、ステップＳ５０２の警告後にドライバが正常復帰したかを判断するためである。ドライバの状態が正常ではない状態のままの場合は、次のステップＳ５０４の緊急自動運転処理へ移行し、後述の図６に示す緊急自動運転処理を行う。ステップＳ５０３で、ドライバの状態が正常になった場合は、ステップＳ５０５へ移行する。

　ステップＳ５０５では、自動運転に移行するか手動運転に移行するかをドライバに確認する。ドライバは、ヒューマンマシンインターフェイスとして用いられるナビゲーションシステム１７から自動運転と手動運転の切り替えを選択する。自動運転を選択した場合はステップＳ５０６へ移行し、手動運転を選択した場合はステップＳ５０７へ移行する。

　ステップＳ５０６では、車両の手動操作のロック状態を解除して通常の自動運転へ移行する。ステップＳ５０７では、ブレーキセンサ１４の入力があるまで待機する。ブレーキ量は車両の停止状態を維持できるブレーキ角度もしくは踏力以上とする。ブレーキセンサ１４の入力があれば、ステップＳ５０８へ移行する。ステップＳ５０８では、車両の手動操作のロック状態を解除して通常の手動運転へ移行する。

　このように、停車中運転切替処理では、ドライバの状態に応じて、緊急自動運転処理、通常の自動運転、通常の手動運転を行うように制御する。

（緊急自動運転処理）
　図６は、緊急自動運転処理を示すフローチャートである。
　ステップＳ６０１では、車両の手動操作をロック状態にし、緊急自動運転を開始する。すなわち、ドライバの状態が正常ではなくなった場合にこのステップＳ６０１へ進むので、ドライバによる車両の誤操作を防止することができる。

　次に、ステップＳ６０２で、ナビゲーションシステム１７に目的地が設定されているか判別する。目的地が設定されていなければ、ステップＳ６０３へ移行し、最寄りの駐車スペースへ目的地を設定する。最寄りの駐車スペースは、現在地、および地図情報を基にナビゲーションシステム１７によって自動的に設定される。ステップＳ６０２で目的地が設定されている場合、またはステップＳ６０３で、最寄りの駐車スペースが目的地として設定された後に、ステップＳ６０４へ移行する。なお、目的地として最寄りの駐車スペース以外に、最寄りの病院、自宅が近い場合は自宅、その他の公共施設などを目的地として設定してもよい。

　ステップＳ６０４で、ドライバに対して異常状態からの復帰を促すための警告を行う。ドライバへの警告はナビゲーションシステム１７で警告音を報知する、あるいは座席を振動させる、または、これらを単独もしくは組み合わせて行う。警告は前方に車両が有ればその車両が移動するまで、もしくは前方に信号が有ればその信号が青になるまで一定間隔で行う。

　次のステップＳ６０５では、ドライバ状態判定部１２０によりドライバの状態が正常であるか否かを判定する。これは、ステップＳ６０４の警告後にドライバが正常復帰したかを判断するためである。ドライバの状態が正常ではない状態のままの場合は、次のステップＳ６０６へ移行する。

　ステップＳ６０６では、ドライバの状態が一定時間異常のままかを判定し、一定時間経過していなければステップＳ６０４に戻り、ドライバに対する警告を続行する。ドライバの状態が一定時間異常のままである場合はステップＳ６０７へ移行する。

　ステップＳ６０７では、最寄りの駐車スペースなどを目的地として自動運転を行う。この場合、ドライバの状態は正常ではないので、車両はドライバの操作を必要としない通常の自動運転を行う。次のステップＳ６０８では、車両が目的地に到着した場合に、車外報知を行い周辺へドライバの異常を報知する。

　ステップＳ６０５でドライバの状態が正常に戻った場合、ステップＳ６０９へ移行する。ステップＳ６０９では、自動運転に移行するか手動運転に移行するかをドライバに確認する。ドライバは、ヒューマンマシンインターフェイスとして用いられるナビゲーションシステム１７から自動運転と手動運転の切り替えを選択する。自動運転を選択した場合はステップＳ６１０へ移行し、手動運転を選択した場合はステップＳ６１１へ移行する。

　ステップＳ６１０では、車両の手段操作のロック状態を解除して通常の自動運転へ移行する。ステップＳ６１１では、車両の手段操作のロック状態を解除して通常の手動運転へ移行する。車両の走行中の自動運転から手動運転への切り替えは、アクセル入力とハンドル角を基に急加減速や急ハンドルを防ぐため入力量に制限を与える。アクセル入力は車両の推定速度もしくは実速度から算出する。

　このように、緊急自動運転では、ドライバの状態に応じて、特定の目的地への自動運転、通常の自動運転、通常の手動運転を行うように制御する。ドライバの状態が異常のままの場合は特定の目的地まで自動運転した後に安全に車両を停止させる。

　以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）自動運転１２１と手動運転１２２を切り替える車両制御装置１０であって、運転者の状態を検知するドライバ状態検知装置１１と、ドライバ状態検知装置１１の検知結果に基づいて運転者の状態が正常であるかを判定するドライバ状態判定部１２０と、ドライバ状態判定部１２０で運転者の状態が正常ではないと判定された場合に自動運転に切り替える運転制御部１２と、を備える。これにより、手動運転時にドライバが運転困難な状態に陥った場合でも車両走行の安全性を確保できる。

（２）車両制御装置１０において、ドライバ状態判定部１２０は、手動運転中に運転者の状態を判定し（Ｓ４０１、Ｓ４０２）、ドライバ状態判定部１２０で運転者の状態が正常ではないと判定された場合に、車両が停車していれば、車両操作をロックして停車状態を保持する（Ｓ４０４、Ｓ５０１）。これにより、運転者の状態が正常でない場合に、車両が停車していれば、車両を安全な状態に確保できる。

（３）車両制御装置１０において、ドライバ状態判定部１２０は、車両の停車状態において運転者の状態を判定し（Ｓ５０３）、運転制御部１２は、ドライバ状態判定部１２０で運転者の状態が正常であると判定された場合に、車両操作のロックを解除して自動運転に切り替える（Ｓ５０６）。これにより、運転者の状態が正常である場合に、車両が停車していれば、自動運転を再開できる。

（４）車両制御装置１０において、ドライバ状態判定部１２０は、車両の停車状態において運転者の状態を判定し（Ｓ５０３）、運転制御部１２は、ドライバ状態判定部１２０で運転者の状態が正常ではないと判定された場合に、自動運転に切り替えて特定の目的地へ車両を移動する（Ｓ５０４、Ｓ６０７）。これにより、運転者の状態が正常でない場合に、自動運転に切り替えて特定の目的地へ移送できる。

（５）車両制御装置１０において、運転者へ警告するナビゲーションシステム１７をさらに備え、ナビゲーションシステム１７は、ドライバ状態判定部１２０で運転者の状態が正常ではないと判定された場合（Ｓ４０２、Ｓ４０４、Ｓ４０５）に、運転者へ警告する（Ｓ５０２、Ｓ６０４）。これにより、運転者の状態が正常でない場合に、運転者へ注意を喚起することが出来る。

（６）車両制御装置１０において、ドライバ状態判定部１２０は、手動運転中に運転者の状態を判定し（Ｓ３０３）、ドライバ状態判定部１２０で運転者の状態が正常ではないと判定された場合（Ｓ３０５）に、車両が停車していなければ、自動運転に切り替えて特定の目的地へ車両を移動する（Ｓ６０５）。これにより、運転者の状態が正常でない場合に、自動運転に切り替えて特定の目的地へ移送できる。

（７）車両制御装置１０において、運転者へ警告するナビゲーションシステム１７をさらに備え、ナビゲーションシステム１７は、ドライバ状態判定部１２０で運転者の状態が正常ではないと判定された場合（Ｓ６０５）に、運転者へ警告報知する（Ｓ６０４）。これにより、運転者の状態が正常でない場合に、運転者へ注意を喚起することが出来る。

（８）車両制御装置１０において、運転制御部１２は、車両操作をロックして自動運転に切り替える（Ｓ６０１）。これにより、運転者の状態が正常でない場合に、運転者による誤った操作が行われるのを防止できる。

（９）車両制御装置１０において、ドライバ状態判定部１２０は、運転者の状態を再度判定し（Ｓ６０５）、運転制御部１２は、ドライバ状態判定部１２０で運転者の状態が正常に戻ったと判定された場合に、自動運転もしくは手動運転の選択を運転者に行わせる（Ｓ６１０、Ｓ６１１）。これにより、運転者の状態が正常に戻った場合に、運転者は自動運転もしくは手動運転を任意に選択できる。

（１０）車両制御装置１０において、運転制御部１２は、ドライバ状態判定部１２０による運転者の状態が判定できない場合は、自動運転への切替制御を行わない（Ｓ４０２）。
これにより、ドライバ状態判定部１２０の故障と見做して、フェールセーフとして、処理を終了できる。

　運転者の状態とは、居眠り状態、精神不安定状態、集中力欠如状態、肉体の異常状態、健康異常状態等であり、いずれの状態も、通常運転に支障を来す状態である。これらの状態を検知する手段は実施形態で例示したものに限定されない。

　本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

１０　車両制御装置
１１　ドライバ状態検知装置
１２　運転制御部
１３　ステアリングセンサ
１４　ブレーキセンサ
１５　アクセルセンサ
１６　車両制御部
１７　ナビゲーションシステム
１８　外界認識センサ

Claims (10)

1. 　自動運転と手動運転を切り替える車両制御装置であって、
   　運転者の状態を検知する検知部と、
   　前記検知部の検知結果に基づいて前記運転者の状態が正常であるかを判定する判定部と、
   　前記判定部で前記運転者の状態が正常ではないと判定された場合に自動運転に切り替える制御部と、
   　を備えた車両制御装置。
2. 　請求項１に記載の車両制御装置において、
   　前記判定部は、前記手動運転中に前記運転者の状態を判定し、
   　前記判定部で前記運転者の状態が正常ではないと判定された場合に、車両が停車していれば、車両操作をロックして停車状態を保持する車両制御装置。
3. 　請求項２に記載の車両制御装置において、
   　前記判定部は、前記車両の停車状態において前記運転者の状態を判定し、
   　前記制御部は、前記判定部で前記運転者の状態が正常であると判定された場合に、車両操作のロックを解除して前記自動運転に切り替える車両制御装置。
4. 　請求項２に記載の車両制御装置において、
   　前記判定部は、前記車両の停車状態において前記運転者の状態を判定し、
   　前記制御部は、前記判定部で前記運転者の状態が正常ではないと判定された場合に、前記自動運転に切り替えて特定の目的地へ車両を移動する車両制御装置。
5. 　請求項４に記載の車両制御装置において、
   　前記運転者へ警告する警告部をさらに備え、
   　前記警告部は、前記判定部で前記運転者の状態が正常ではないと判定された場合に、前記運転者へ警告する車両制御装置。
6. 　請求項１に記載の車両制御装置において、
   　前記判定部は、前記手動運転中に前記運転者の状態を判定し、
   　前記判定部で前記運転者の状態が正常ではないと判定された場合に、車両が停車していなければ、前記自動運転に切り替えて特定の目的地へ車両を移動する車両制御装置。
7. 　請求項６に記載の車両制御装置において、
   　前記運転者へ警告する警告部をさらに備え、
   　前記警告部は、前記判定部で前記運転者の状態が正常ではないと判定された場合に、前記運転者へ警告する車両制御装置。
8. 　請求項６または請求項７に記載の車両制御装置において、
   　前記制御部は、車両操作をロックして前記自動運転に切り替える車両制御装置。
9. 　請求項６または請求項７に記載の車両制御装置において、
   　前記判定部は、前記運転者の状態を再度判定し、
   　前記制御部は、前記判定部で前記運転者の状態が正常に戻ったと判定された場合に、前記自動運転もしくは前記手動運転の選択を前記運転者に行わせる車両制御装置。
10. 　請求項１に記載の車両制御装置において、
    　前記制御部は、前記判定部による前記運転者の状態が判定できない場合は、前記自動運転への切替制御を行わない車両制御装置。

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